2010 Fiscal Year Annual Research Report
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19340023
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
小林 亮 広島大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60153657)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中垣 俊之 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (70300887)
三浦 岳 京都大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (10324617)
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| Keywords | 真正粘菌小形体 / フェーズフィールド / 卵割 / 数理マデル / モルフォゲン / アメーバ運動 |
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| Research Abstract |
アメーバ運動の数理モデルを構築するには、形状の大変形と、ゲル層の収縮によって引き起こされる原形質ゾルの流れ、ゾルゲル変換、および運動を制御する情報処理のメカニズムを記述する必要がある。我々はフェーズフィールドモデルに粒子法(SPH法)を組み合わせることによって、物理層を記述する数理モデルを提案した。さらに単純な反応拡散系を組み合わせることで、極性を自発的に作ることができることを確認した。
中垣らは、アメーバ運動に伴う細胞変形と原形質流動の3次元計測システム、床反力の測定システムを開発し、概ね後方で強く踏ん張っていることを観察した。この結果は、アメーバ運動に関する我々の仮説「前方は後方に比較して柔らかい」を支持するものである。
前年度に提案した卵割モデルは、中心体の運動が植物極と動物極で生成される拡散性の2種のモルフォゲンによりコントロールされるという仮説に基づいている。質量分析の専門家の協力を得て、実際のウニ卵におけるモルフォゲンの探索を開始した。また、形状変化まで含めた現実的な卵割の過程を数理的に記述するために、多細胞型フェーズフィールドを用いたモデリングを行った。
三浦は肺の分岐構造の形成の数理モデルを提案した。このモデルでは、形状はフェーズフィールドで記述するが、成長を制御すると考えられているFGFの分布を拡散方程式ではなく畳み込み積分で表現している点が特徴的である。さらに血管内皮細胞の作るメッシュ状構造のサイズがVEFGの単純な拡散ではなく、VEFGと細胞外基質の相互作用によって決まるという仮説を提案した。
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